导航与控制

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圆锥运动的捷联解算误差

杨畅

导航与控制. 2010, 9(3): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.001

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本文介绍载体作圆锥运动时,由捷联数值运算所造成的惯性基准的偏移。文中推导了刚体绕自身坐标系转动时变换矩阵的四种形式。对转动的不可交换性也通过刚体姿态角作出了描述。

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基于状态观测器的IMU旋转控制算法研究

张春熹, 张娟秀, 杨功流

导航与控制. 2010, 9(3): 10-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.002

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本文研究了光纤陀螺罗经系统的精密转位控制技术。通过对无刷直流电机传递函数模型的推导,提出了电流环、速度环和位置环三闭环控制的精密旋转控制方案,采用模糊自整定PID参数的控制算法。利用状态观测器实时估计电机的速度信息,无需速度传感器,不仅节约成本,而且减小了系统体积。应用MATLAB/Simulink搭建了模糊自整定PID控制器和状态观测器的仿真模型,仿真结果表明,该旋转控制系统的稳态误差为5″,响应速度快,没有超调和震荡。

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传递对准的一种方位估计方法

关劲

导航与控制. 2010, 9(3): 14-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.003

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以往的速度匹配方法通常水平失准角估计精度很高,对准时间快而方位失准角估计不理想,为了克服这个问题,本文推导了一种新的方位估计方法。首先由新的速度匹配方法估计出两个水平失准角,然后把这两个失准角信息当做已知量,计算出了方位失准角。并且根据理论推导进行了仿真,结果表明,该方法估计方位失准角精度高,有很好的实用性。

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基于超声模糊避障算法的移动机器人导航

钱夔, 宋爱国, 章华涛

导航与控制. 2010, 9(3): 19-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.004

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提出了一种在移动机器人导航中基于多超声传感器的模糊避障算法。利用MATLAB资源设计出模糊控制器,介绍了模糊规则与非模糊化,并给出一种在VC环境下直接调用模糊控制器的方法,改变了以往需要通过查表方式实现模糊控制的模式,大幅提高二次开发能力。在仿真和真实环境下,实验结果都表明该算法有效,能够实现不同环境中的避障任务。

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基于EKF的小型涵道式无人机航姿系统算法研究

钟佳朋, 王常虹, 伊国兴, 奚伯齐, 李远伟

导航与控制. 2010, 9(3): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.005

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针对小型涵道式无人机,设计了一种基于扩展Kalman滤波的航姿估计算法。采用四元数作为状态变量,利用陀螺仪的输出构成状态方程,通过加速度计与磁阻传感器构造观测方程来进行扩展Kalman滤波解算。相对于通常的航姿估计算法,这种算法减少了运算量,更适合于基于嵌入式微处理器的航姿估计。实验结果表明这种算法有效的抑制了航姿系统的各种噪声与干扰,同时保证了姿态输出的精度与实时性,可以为小型无人机提供准确的航姿信息。

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一种用于应急搜救的网络化弹跳机器人

张军, 朱允帅, 宋光明, 宋爱国

导航与控制. 2010, 9(3): 28-31. https://doi.org/10.3939/j.issn.1674-5558.2010.03.006

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介绍了一种应用于应急搜救的网络化弹跳机器人设计方法。这种机器人采用滚动和跳跃相结合的混合运动模式,可以代替救援人员先行进入到复杂的灾害事故现场搜寻幸存者。机器人之间能够组成ZigBee移动传感器网络,将事故现场的环境状况和幸存者位置等信息通过无线多跳网络及时传回给救援人员,为抢救幸存者赢得时间。实验结果表明,9cm高的样机以60度角起跳可以腾空30cm以上,水平位移达到70cm,具有较好的越障能力。

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GPS软件接收机的捕获与跟踪算法

李寅寅, 徐晓苏

导航与控制. 2010, 9(3): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.007

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研究了GPS软件接收机的捕获与跟踪算法。分析了时域串行滑动相关捕获算法和频域基于FFT的并行相关捕获算法,设计了适合GPS软件接收机的并行算法,实现了对空中可见卫星的捕获。针对GPS信号的特点,设计了基于DLL与PLL相结合方法的GPS跟踪算法。利用实测中频信号对上述捕获与跟踪算法进行了验证分析,测试结果表明,基于FFT的并行相关捕获算法能够有效增强软件接收机的捕获能力,采用DLL与PLL相结合的方法能够实现对GPS信号的有效跟踪。

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微机电陀螺仪技术研究进展

王寿荣, 李宏生, 黄丽斌, 杨波, 夏敦柱

导航与控制. 2010, 9(3): 38-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.008

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本文分析了振动微陀螺、转子微陀螺和介质类微陀螺的发展现状和各自的技术特点,提出了改善性能的几点看法。

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三浮陀螺仪温度场实验研究

张沛勇, 陆宁, 邓忠武

导航与控制. 2010, 9(3): 42-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.009

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本文首先对陀螺内部浮液温度差引起的干扰力矩进行了理论分析;接着在理论分析的基础上,通过实验方法对三浮陀螺仪内部温度场进行了测试;最后通过对实验结果进行分析,从陀螺的安装方法上提出了减小陀螺内部温度差的优化措施,为改善三浮陀螺仪温度场的均匀性,进而提高陀螺仪精度做出了积极的贡献。

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基于FPGA的硅微机械陀螺仪数字化驱动电路研究

盛霞, 夏敦柱, 王寿荣

导航与控制. 2010, 9(3): 47-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.0010

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为了进一步提高硅微机械陀螺仪的性能,提出了一种基于FPGA数字信号处理来实现控制的数字化驱动电路。该设计方案通过AGC环路稳定了驱动幅度,并用SPLL对相位进行了控制以跟踪谐振频率。两主要环路以FPGA为硬件基础,用软件编程实现,相较模拟驱动电路在实际应用中更具灵活性。实验给出了该电路的驱动幅度和频率漂移曲线,证明了该电路可以较好的实现硅微机械陀螺仪的驱动。

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硅薄片转子调谐陀螺相关电路研究

曹慧亮, 李宏生, 杨波, 王寿荣, 朱熙

导航与控制. 2010, 9(3): 51-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.0011

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本文对硅薄片转子调谐式陀螺仪的相关电路进行了研究。给出了整体框图,并结合具体电路对主要模块进行了分析。在一个陀螺敏感方向上进行了实验,绘制了陀螺输出特性曲线。验证了电路的可行性,为进一步改进电路提供了经验和依据。

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多导线对称分布原子磁分束器和干涉仪设计分析

倪晓坚, 蔡体菁

导航与控制. 2010, 9(3): 55-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.0012

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提出了采用多根对称分布载流导线构成原子分束器的方法,包括三导线和四导线磁导引。阐述了原子分束器的分束机制,用Ansoft Maxwell 2D软件计算给出了部分载流导线移动到不同位置时的磁场分布图。通过分析了导引中心的变化,发现只要通过改变载流导线之间的相对位置就可以来实现从单路到双路导引和三路导引的转换。由此分别设计由3根对称分布载流导线构成的原子双路分束器和4根对称分布载流导线构成三路分束器,然后运用Monte Carlo方法模拟验证其原子分束功能。最后以三线对称分布分束器为基础构成Mach-Zehnder原子磁干涉仪。

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提高静压气浮陀螺加表K₀、K₁项精度的工艺研究

张格宁

导航与控制. 2010, 9(3): 61-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674.5558.2010.03.0013

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本文通过对影响静压气浮陀螺加表K₀、K₁项精度的因素分析,从加表及其重要组件的工作原理、结构特点、工艺过程等方面展开研究,总结出经过工艺试验及生产过程验证提高加表K₀、K₁项精度的关键技术,提高了加表验收合格率。

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提高机械抖动式激光陀螺工作可靠性方法研究

王冬梅, 王丽丽, 李锦成

导航与控制. 2010, 9(3): 68-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.0014

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闭锁效应是激光陀螺重要的误差因素,机械抖动偏频是目前消除该误差因素广泛应用的偏频方案,提高抖动系统的工作可靠性对于提高激光陀螺仪的工作可靠性至关重要,本文对抖动回路的工作原理和设计方法进行了研究,并提出了利用强制抖动工作方法来确保其可靠起振,可大大提高抖动系统的工作可靠性。

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船用惯导系统的发展综述

张林, 谢天怀, 陈光, 黄世涛

导航与控制. 2010, 9(3): 71-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2010.03.0015

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从1852年傅科提出陀螺仪的概念到今天,陀螺技术走过了158年的历史。船用惯导设备也经历了从陀螺罗经到平台惯导再到激光捷联惯导系统的逐步演化的过程。本文综述了船用惯导设备的发展历程,总结了发展特点,为我国船用惯导系统的进一步发展提供了一些启示。

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2010年, 第9卷, 第3期　刊出日期：2010-06-05

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